專利名稱:植物材質過熱蒸氣加工及世界水域漂浮物資源化利用工藝及設備的制作方法
植物材質過熱蒸氣加工及世界水域漂浮物資源化利用工藝及設備 由于時代的進步新型號不銹鋼己經能在110(TC高溫下運作,它給當代化學工業帶來許多項目的開發。 本發明申報所指"植物材質"是指一切高、低等植物體本身,而這種所指者是它們尚未被人們在技術 上加以利用的那個領域。
——農業的廢棄物(當然這些廢棄物是可以當作燃料的)
——工業加工、林業加工中的廢棄物(食品工業中許多廢棄物也可以用作飼料、沼氣料、把料使用) ——竹材及竹材加工中的廢棄物 ——雜草類(不能作飼料者)
——世界各河流的漂浮物(尸體、無機漂浮物例外)各地中、小河溝中的漂浮物類及水生植物;人造 高分子材料漂浮物按塑料加工處理,本人已另有專利辦法。 ——世界各湖泊等漂浮物
2007年影響中國十大事件之一的中國太源、巢湖、滇池、水污染密集爆發階段。它們不僅僅是未被利 用,大都形成了危害已經到必需進行治理的程度。 1、該資源及處理現狀概述
中國及世界各國面臨的現實情況均未能大規模地有效的把它資源化很好的加工利用。 化學工業史上以水蒸氣為熱源、介質、作為反應原料成份等對植物材質的加工在不同時期有過各種不 同目的。
水蒸氣直接與植物材質接觸,溫度的不同必然在不同情況下及不同程度的發生水解及熱分解至碳 化……。這一系列反應,難以概括它們有幾種類型,因人們很難系統地掌握漫長的化工發展時期的各個資 料,它分布在各個領域系統中各個國家、各個學科、各個層次中,尤其隨著溫度的升高,其反應就進行得 更復雜多樣的深度……。
故本人的發明申報僅僅是建立在以下幾個內容加工上,采用高溫過熱蒸氣加工獲得當今市場上的重要 大噸位商品,使這些資源化成有較多的利潤為目的。而整個工藝又盡量做到投資少、流程短、設備易于設 計、安裝簡單、操作難度低,這些工藝單元操作兒乎出自經典化工工藝中,產品品種也類似歷史上的數客i 工藝上,唯一實際上是"一系列的反應在一套操作中完成其主體制造"接下來僅僅是每個產品的深加工凈 化,精制的后續加工。
對于企業而言是以利潤為主,本申報項目除了給生產者帶來巨大的效益外,它還具備了給人類社會解 決該領域中環境保護的措施——尤其是當今的河流漂浮物處理的新觀念而"資源化處理",通過其高利潤 的獲取,以解決"打漂"系列難于解決的打漂經費是各國政府的一筆不少的財政負擔,中國三峽庫區每年 都有50萬噸以上的漂浮物,而這本身就是一筆巨大的財富物質。
至于許多內陸中、小河溝、大小湖泊,由于長期受著沿岸城鎮污染物、水排放其中,生態失去平衡,致使許多易于大量繁殖的水生植物,每當氣溫變暖,瘋狂猛漲,形成呈漂浮物達到阻塞河道的程度,許多 年來所謂治理是用人工打撈、棄于荒野或經疏通T流往下游了事,這些漂浮物多是大型的水生植物,如水 葫蘆、水浮蓮……等。這些打撈物棄于荒野無人利用。
對于像太湖、昆明滇池小型藻類混懸生長f水中的漂浮物,在水面以下十厘米的水層厚度者就難以用 人工網撈了。
關于三峽庫區已建有一處理漂浮物為燃料的火力電廠,雖然不失為一種辦法,可以想象得到,它仍面 臨一直與丁-打漂同樣的根本問題,就是政府補貼,靠用來燃燒發電,就算政府資助也只能是在"處理漂浮 物",不可能在三峽庫區建上十個這樣的電站,因漂浮物不可能只集中在一個地域供給其使用,何況水分 及大的漂浮物。而且每年漂浮物供應的時期只有半年。用來積存其支出的費用不是小火電能承受的,而且 如建在f游,則上游各回水沱也受汛期的起落聚集的漂浮物無法用人工去搬至主航道流至下浮,等于沒有 打漂,如果建在上游,那下游的漂浮物乂如何解決?如為處理漂浮物而建火力發電廠是得不償失的。
最好的辦法是在漂浮物聚集地區建立利用其物的加工廠產生較好的利潤,作為企業購買漂浮物,其購 買費用,用來支付"打漂經費"。
內地河流的水漂植物,湖泊地區的浮漂藻類的利用,也應沿其加工成成品的辦法,用企業的形式解決。
2、 過熱蒸氣處理工藝的生產(附圖一)
(1) 原始第一次蒸氣只能是用潔凈煤,也可以使用漂浮的植物材質物(只能是每小時0.5-1T的小型 簡易立式鍋爐),在正常運作后,有木燃氣貯備后,使用燃氣。壓力只要超過2kg/ci^即可供使用。有二次 蒸氣后即可停止使用。
(2) 過熱器,第一級20(TC前可以使用鍋爐爐管制作的列管,在爐中直接加熱(使用潔凈煤,在有正 常木煤氣貯備后使用燃氣);第二級過熱器20(TC-40(rC,用普通不銹鋼;第三級過熱器40(TC-80(TC,用 高耐熱不銹鋼管制作。
(3) —切熱交換器(第二次蒸氣最后一級用作過熱蒸氣氣源),用普通不銹鋼,因它涉及到甲酸、乙 酸、酸性水溶液在水解溫度下的腐蝕不能用碳鋼管。
(4) 最后一級高溫過熱蒸氣對植物質碳化后具有活化反應溫度70(TC進行水煤氣化反應時的熱交換 器,需用耐高溫不銹鋼合金管。
3、 木材質的過熱高溫蒸氣在集釜式水解器、熱解器、碳化及活化器為一體,是在同一反應胴體A進 行的,立式下半端為3(T錐形B,底部直通有法蘭式快開閥C,錐底側面有蒸氣通入管D,直接通過熱蒸 氣。
釜內直接由上部加料口兼人孔加滿至經選擇后(及限制尺寸)植物材質頸部F,外接分離塔G,經第 一熱交換器H^第二熱交換器H2,第三熱交器H3至最后一級為冷凝器H4,經氣液分離器L、排氣M、噴 水真空N將裂解氣及水煤氣送至濕式氣柜O。抽出裝置經安全裝置P供使用或作d化工合成原料處理。
4、 冷凝液是按反應器內溫度過程未分級收集的
(1 )進料,將河流漂浮物經初步干燥,圓盤鋸切成片段,進入雙棍帶溝紋1:3速比支解機軋碎至2-3cm,裝至反應器A中至F處下口 ,經D通過200'C過熱蒸氣此過程基本上是脫水及預水解作用,將冷凝液含總 酸近0.1%時。
(2) 進入200-400'C過熱蒸氣接冷凝液總酸為依據可達0.2-0.5%,反應溫度300°C以后屬產酸減少, 油狀物增多,至水比例增大到油不再增加時,進入第三階段。
(3) 通入800'C過熱蒸氣,控制進入量在釜內由400'C穩定上升1N^的釜需1小時(蒸氣進入很少)。 600'C前期的碳化階段與后期的700-80(TC所謂活化階段難有明顯區分。
(4) 用12(TC-14(TC飽和蒸氣降溫,釜內溫度平衡后,無壓力時打開底閥,再通入lkg/ci^原始蒸氣, 出料容易。
以上是上世紀50年代所經歷的"松焦油"制取采用蒸氣試驗時的操作過程,當時只是在40(TC后終止 操作,未作更高的蒸氣處理,當今的過熱蒸氣升溫至80(TC是可行的。當時是以40(TC蒸氣加小比量空氣 進行的活化,升溫未超過60(TC,對有的行業,這種活化的碳性碳已能勝任。
(5) 所有的"水層"及水上焦油及水下焦油(合并),分水加工、油加工均按普通的工藝深加工,分 離甲醇、丙酮(釜底液用碳交鈉中和分離制)醋酸鈉、糠醛、橡膠軟化劑松焦油(用高溫煤焦油調配)。
5、 各種產品物料平衡如下(以干木材質計算) 甲醇 1-1.5%
甲酸 20/0
丙酮 1-0.5%
醋酸鈉 5-10%
糠醛 2-5%
木焦油 10-16%
木碳(活化) 60%
其余為水份及氣體10-20。/。
本工藝使用過熱蒸氣,產品收率高,未加無機酸催化水解,因在20(TC下本身就有甲酸及醋酸生成, 能夠水解,糖醛及木焦油產量要比老工藝高得多,因它們產生二次反應的機會減少的原因。
本工藝的特點是水蒸氣使用量與原料比例大到2:1,但比一次連續操作——可以使其它副產品收量 相對地節能一半以上,操作工藝簡單。
裂解氣及活化氣體回收可用作本企業燃料或作干燥熱源(還有煙道氣熱利用,末級熱交換器熱回收)。
活化裂解氣可作Q化工原料使用,低硫適于制氫。
6、 水生漂浮物資源化利用
一是水生漂浮物水面上的水生植物如水葫蘆、水浮蓮、革命草,上世紀五十年代末災荒三年,我們這 一代人吃過葉蛋白、小球藻——代食品,我也去開發過所謂的葉蛋白。1961年上海市科學技術編譯館,譯 出了世界上非常優秀的文件,匯集成冊《葉蛋白》,時至今日的中國己是一個歷史記憶了,但把這些原料 利用起來,于1995年我在煤炭應用技術研究所時期,對附近虎峰河,每到夏秋半年,水葫蘆瘋長,河道堵塞,人工也無法打撈干凈,處理工藝如下
將其撈出瀝干,用打漿機搗碎、過濾、泥液煮沸,獲10.5%的沉淀物,無異味,與玉米粉混合喂雞甚 好(當時是以布氏漏斗過濾)。
(1) 其渣泥狀,實驗室按過熱蒸氣方案加工,仍然獲干重5%的糠醛(其五碳醣含量較高)總酸2%、 焦油10%、粉狀殘炭40%,釜式外熱干餾所得物料產衡相差無幾。
(2) 其渣(當地農村也有把它們當青飼料摻混稱"漲肚子"用料)。
(3) 其渣仍可以當沼氣料用是最簡單的辦法。
二是當今世界各大小湖泊,如中國太湖、巢湖、昆明滇池水中漂浮蘭藻類,也有半年的瘋長期(本人 不是生物學家,如何分類搞不清楚)可作如下加工處理
(1) 收集漂浮藻類(歷來認為是件麻煩事)
用船"打撈"如附圖二,建平臺游船(甲板上作游客活動場所)甲板A與船身吃水線水下A',進口 處B,導流板處設網,水深30cm作進料空間C,船頭為截面LXM開口狀,船用小型動力向前推進,推 進時將水面以下漂浮物撮于其中,這個通道終端是一個泥漿螺桿泵D,流量調整到與船速相協調,共用一 動力E或單獨使用動力,槳狀漂浮物打入臥式自動出料離心機H,分離藻類L,水流入湖中,過濾物送去 深加工,可以由公司建數十或更多的游船收集,集中加工或個體收集游船將離心分出的漂浮藻類銷售給加 工單位,既是游船,又是漂浮物收集船,二者業務并不矛盾,同時也增加了收入。也用不著國家投資建船。
(2) 將離心得到的漂浮藻類用砂輪磨磨漿,盡可能把藻類細胞磨碎,經磨漿后再離心分離細胞間質 溶液及細胞原生質液,用蒸氣加熱蛋白凝集,分離并真空干燥作精飼料添加劑(當年用小球藻作過如是加 工,是用來加在面粉中作饅頭的添加劑,無異味)。分離出來的濾液為細胞間質及細胞中的各種非凝固液, 含全量的生物素質及生命無機元素,可作飼養場飼料蒸煮時的水份成份,不可浪費。
分離過的"殘渣"(仍有許多未被磨碎的藻類體)用蒸氣蒸煮后直接加在飼養場的飼料中作組份使用, 或經真空干燥后作飼料添加劑比青詞料質量高。
各個湖泊大小不同,漂浮物每M"K含量多少也不同,游船作成兼用收集船,二者兼收,國家無需投 入,就可以把漂浮物當成資源利用,可以無止盡地增加收集船。年年都是財富,大致上可以把湖水作一定 的清理。
7、兩大資源,可以將它們的加工深度停留在40(TC達到碳化即可以將碳用來與潔凈煤半焦混合,添加 氧化劑混合的,壓制成可點燃的小型煤球,這種商品可以稱"旅游潔凈安全煤球",代替安全性差的各種 液體及氣體燃料,適宜于任何自然條件下供取暖、加熱范圍使用,不僅安全而且使用成本低,使用方便。
附圖1是過熱蒸汽處理工藝流程圖及設備名稱
反應胴體A,錐體段B,快開閥C,蒸汽通入管D,上部加料口E,頸部出汽管F,分離塔G, 熱交換器H,、 H2、 H3,冷凝器H4,分離器L,排氣M,真空泵N,氣柜O,安全裝置P。
附圖2是湖泊漂浮物雜類浮游生物類的打撈船,結構及設備名稱
箭頭所示為打撈船前進方向,船上夾板A,船身吃水線A',進口B,進料空間C,泥漿蠊桿泵 D,動力E,離心機H,分離出的藻磁L。
權利要求
1、超高溫過熱蒸氣對世界河流漂浮物植物材質的水解、熱解、碳化、碳質活化連續加工工藝及設備;
2、 對水生漂浮物的加工產品及工藝實施;
3、 對湖泊藻類的收集方式及加工工藝、產品;
4、 新設計"旅游船"具有收集打撈水中藻類物,同時具有二種功能的動作能力、模式;
5、 利用各種漂浮物植物材質碳化所制得的碳,加進潔凈半焦,并加進氧化劑壓制可點燃的使用安全 極高的"旅游潔凈安全煤球"。
全文摘要
1.使用新型不銹鋼材,制造超高溫過熱蒸氣對世界各河流漂浮物植物材質,進行水解、熱解、碳化,及碳質活化連續加工,工藝上具有較經典加工的分段處理具有產品單產率高、節能、節省投資的功效,營運中具有更大的效益,并具有特大規模的、根本的解決其有效利用,并以企業購置漂浮物木材質的方式,解決“打漂經費”的難題,免除政府的財政支付負擔。2.解決世界各地中小內河及湖泊水生漂浮物及水中藻類的清理工藝及其資化技術加工,變廢為利。新設計湖泊旅游船同時具有清除藻類功能,使二者同時運作,并有兩種收益,收集物加工制造市場商品。
文檔編號C10B53/02GK101319143SQ20071009324
公開日2008年12月10日 申請日期2007年12月29日 優先權日2007年12月29日
發明者楊紹基 申請人:楊紹基;楊思緒;楊恩緒